4.Будова поверхневих шарів
В процесi технологiчної обробки деталей виникає дуже iнтенсивна пластична деформацiя металу.
При оцiнцi якостi деформованої поверхнi розглядають двi зони: контактну i пiдповерхневу. Контактна зона безпосередньо прилягає до поверхнi тертя i має глибину порядку декiлькох десяткiв або сотень тисячних мiкрометрiв. Ця зона характеризуєтся специфiчними механiзмами пластичної деформацiї i орiєнтованою ультра-дисперсною будовою, яка обумовлює аномалiю процесiв адсорбцiї, дифузiї, хiмiчних реакцiй i руйнування. По цих прикметах контактну зону розглядають як тонкоплiвковий об'єкт.
Критерiєм тонкоплiвкого стану служить критична товщина, нижче якої виникають аномалiї властивостей, які розглядаються (механiчних, хiмiчних, теплових, електричних, напiвпровiдникових, ультразвукових i т.д.), в порiвнян-нi з "масивним" етапом. Специфiка напруженого стану i структури контактної зони є головним фактором, який обумовлює механiзми структурно-енергетичної пристосовностi матерiалiв при тертi.
Пiдповерхневi шари розташовані нижче контактної зони. Пiдповерхнева деформацiя може супроводжувати процеси нормального тертя, якщо деталi вузла тертя виготовленi з пластичних матерiалiв, а напруження в спряженнях перевищує мiкроскопiчнi границi текучостi. Позитивний її вплив проявляться лише в деяких випадках, наприклад, в процесi припрацювання, коли за рахунок зношування поверхневих шарiв дещо компенсуються вiдхилення вiд заданої макро- i мiкрогеометрiї, що дозволяє покращити прилягання спряжених деталей пари тертя. В умовах встановленого процесу тертя вплив пiдповерх-невої деформацiї рiзко вiдрiзняється, так як вона є джерелом недопустимих процесiв пошкодження робочих поверхонь деталей. Розвиток деформацiйних процесiв в пiдповерхневих шарах є найбiльш небезпечним для деталей, виго-товлених з матерiалiв з низькою температурною рекристалiзацiєю i, внаслiдок цього, не схильних до змiцнення при деформацiї.
Структурнi змiни на поверхнях контактування в пiдповерхневих шарах i в поверхневих зонах впливу оцiнюються методами оптичної мiкроскопii i зворотного рентгенiвського знімання по методу Лауе.
Глибина поверхневого (контактного або граничного) шару i якiсть по-верхнi залежать вiд основного матерiалу, виду обробки, основних параметрiв iнструменту, режимів обробки i роду змащувально-охолоджуючої рiдини.
Поверхневий шар неоднорiдний по будовi (рис.4.6). Він складається з адсорбованої плiвки газiв, вологи i змащувально-охолоджуючої рiдини, яку можна усунути лише нагрiвом деталi у вакуумi. Підповерхнева зона складається з декількох шарів. Шар 2 сильно деформований, метал подрiбнений, з викривленою кристалічною градкою кристалiв. В ньому знаходяться оксиди i нiтриди, пустоти, надриви i трiщини.
Рис.4.6 Структура поверхневого шару шлiфованої деталi з вугле-цевоi сталi
Шар 3 складається з зерен сильно деформованих пiд дiєю тиску рiжучого iнструменту, в ньому мiстяться структурно вiльний цементит, що утворюється пiд дiєю високих температур. Шар 4 - метал з вихiдною структурою.
В умовах структурно-енергетичної пристосовностi поверхневi шари характеризуються iншою структурою, нiж основний матерiал виробу. Перехiд вiд вихiдного стану поверхнi до робочого завершується утворенням вторинних структур.
Вториннi структури першого типу мають ультрадисперсну структуру пересичених твердих розчинiв окислювачiв в металах i рiзко вiдрiзняються вiд структури, складу i властивостей глибинних об'ємiв металу.
Вториннi структури другого типу мають ультрадисперсну будову i представляють собою хiмiчне з'єднання окислювачiв з металами нестехеометричного складу.
Вториннi структури при граничному тертi оцiнюються по iнтенсивностi зношування, величинами сил тертя, трибо-електрорушiйної сили, що виникають при тертi, вентельному ефекті i т. д.
У вторинних структурах, при їх вiддiленнi вiд поверхонь тертя, проходять процеси розпаду ультрадисперсної структури. Тому склад продуктiв зношування не завжди вiдображає дiйсний склад плiвок вторинних структур, якi утворились на поверхнях тертя.